ADS在通信電子線路課程項目化教學中的應用

李世文 鄧小丁

摘要：通信電子線路這門課具有是公式多、概念難等特點。針對這些問題采用項目化教學和ADS虛擬仿真相結合的教學方式，這樣有利于學生的學習。從具體的實踐中來看，我們把項目化教學和ADS仿真教學相結合的教學方式，有利于提高學生學習的積極性，使得課程的信息量更大，有助于學生對通信電子線路中的相關知識的理解，同時在實際教學過程中看，學生積極性也很高，具有一定的參考價值。

關鍵詞：通信電子;ADS;項目化教學

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）20-0137-02

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1 引言

《通信電子線路》這門課難度較大，它的先修課程主要有模擬電路和數字電路，后續課程主要有微波、專業綜合等課程。在傳統的教學中，我們一般是采用理論教學和實驗箱中的驗證性實驗相結合的方式，這種試驗箱的驗證性實驗，雖然對學生理解相關概念有一定作用，但是對于提高學生的電路設計能力、實踐能力很有限，同時這種方式的實驗前期投入比較大。

在實際的教學中采用Multisim和ADS相結合來進行教學是一種較好的選擇，ADS可以從頂層開始先進行功能性驗證，然后逐級往下設計，很符合現階段項目式教學的思路。所以本文主要介紹ADS在通信電子線路項目化教學中的應用，虛擬仿真我們以一個放大器的設計為例，介紹ADS仿真技術的引入對我們課堂教學的積極意義。

2 根據實踐和知識體系確定課程項目

2.1 課程的實踐體系和知識體系

《通信電子電路》這門課知識點分散、難度大。主要內容包括串聯諧振電路、并聯諧振電路、調制解調、功率放大等內容及應用。

通信電子電路內容較為枯燥，加上難度大，時間久了學生就會失去信心和興趣。為提高學生學習的興趣，本次課在內容設計上，應用“教學做”一體化過程中，讓學生邊做邊學習相關內容的知識，在做中學，這樣學生通過完成一個項目的基礎上掌握通信電子電路中的所涉及的相關知識內容，這些內容有串聯諧振電路，并聯諧振電路，高頻功率放大，高頻振蕩器，調制電路和解調電路等內容，這樣學生不是為了學知識而學知識，而是通過親自做一些有趣的通信電子項目，從而將通信電路中的相關知識貫穿在其中，也了解了上課中的內容在具體實踐中的應用的重要作用，詳見下圖1。

2.2 課程實踐項目載體選取

本課程根據課程的實踐體系和知識體系，從無線接收機和無線發射機兩個角度來分析和考慮，我們從這兩個方向出發設計一個綜合貫穿項目—“無線發射系統和接收系統的制作與測試”，具體實施以較為簡單的電路制作、測試分析作為知識理解和掌握的手段。

3 ADS軟件在通信電子線路中的應用

ADS是美國安捷倫公司推出的一款電路設計工具，學生首先可以在ADS中進行功能驗證和仿真設計，有利于學生對通信電子電路的理解，利用該工具學生可以快捷地設計出相應的電子電路，從而利于培養學生的電路設計能力、解決問題和分析問題的能力。

3.1 ADS仿真電路的制作

本文用ADS設計一款放大器為例，說明其在通信電子線路中的應用前景。圖2為該采用三極管的放大電路，該三極管型號為MMBR941，主要用于低噪聲、高增益的小信號放大器。

DC_Block為隔直通交電容，C1為旁路電容，電阻R1、R4、R5為直流偏置電阻，在ADS中對學生完成上圖的繪制，提高電路圖的繪制一方面學生可以熟悉該工具的使用，

3.2 ADS的仿真結果分析

ADS仿真分析主要包括直流分析、瞬態分析、高頻SPICE分析、諧波平衡分析、電子仿真分析等。圖3為S參數的Smith圓圖。Smith圓圖主要反映回波損耗的反射情況，S11向內收斂表示其反正隨頻率越來越大，電路損耗也越來越大。

電路的穩定性分析，如果電路絕對穩定需要系數大于1，如果小于1表示電路不穩定，需要通過電路匹配設計，讓電路穩定。

通過電路的仿真分析，電路可以更加直觀地展現出來，學生可以從繁重的計算中解放出來，把主要精力集中在對理論知識理解和電路的分析等方面。

同時可以通過仿真軟件可以很方便對電路的相關元器件和參數做調整，這樣可以綜合判斷電路的具體情況，比如在本例中就可以通過仿真判斷電路的匹配情況、電路的穩定性等情況，根據具體情況再進行相應的調整。所以通過仿真可以把書上很難理解的知識點形象地表現出來，這樣在具體的教學中就可以取得較為理想的效果，也提高了學生的學習興趣和熱情。

4 學生根據仿真情況進行實際電路的制作

電路仿真主要是為了功能驗證、相關的參數計算和電路性能的判斷，電路仿真是設計的第一步，好的電路是設計出來的，不能僅僅停留在仿真階段。所以在電路仿真驗證之后，需要在實際電路的制作和調試。所以學生在完成各個電路模塊的仿真設計之后，根據仿真的情況進行電路的設計，各個模塊可以在萬能板中驗證和設計。各模塊驗證設計之后，把各模塊組裝起來就可以構成一個完整的具有發射功能和接收功能的系統。下圖4為學生實際進行項目制作。

它包括有調諧放大、功率放大、調制和解調等模塊電路，學生通過實際的操作可以進一步提高學習的興趣，同時學生在實際制作和調試的時候會碰到很多新的問題，例如學生的焊接水平、操作儀器的熟練程度等。同時通過具體實物的制作，可以提高學生的成就感，極大地培養了獨立思考和分析問題的能力。

5 結束語

本文以項目化教學為切入地、結合ADS等虛擬仿真等工具，讓學生制作了一款具有發射和接收功能的電子系統。通過項目化教學可以把通信電子線路中的各種零碎的知識點串起來，在學生心中形成一個整體的概念，讓學生學習更具目的性。通過采用ADS等仿真工具，可以讓學生對自己的電路進行提前驗證分析相關性能指標，然后根據各個模塊進行設計和相關參數調整。最后在仿真驗證之后，在電路板中制作一款具有收發功能的電子系統。從學生學習的情況來看，采用這種教學方法取得了一定的教學效果。

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【通聯編輯：王力】